[发明专利]一种针对近地目标拦截的发射窗口规划方法

权利要求书

1.一种针对近地目标拦截的发射窗口规划方法，包括如下步骤：

步骤一：根据拦截目标轨道高度确定拦截器飞行时长范围；

拦截器上升段动力学模型为

其中，状态量x＝[r,θ,φ,V,γ,ψ,m]、控制量u＝[α,σ,T]、时间t；r,θ,φ,V,γ,ψ,m分别为径向距离、经度、纬度、速度、飞行路径角、航向角和质量，控制量α,σ,T分别为攻角、倾侧角和推力，μ为地球引力常数，ω_e为地球自转角速度，V_e为发动机喷气速度，D为飞行器所受阻力；

针对目标轨道高度为H的目标，选取地面发射点经纬度坐标，记为飞行时长求解问题，其中t₀为起飞初始时刻，以目标轨道高度H为约束，性能指标J₁为飞行时长t_FLY，则写为

x(t₀)＝x₀

r_f＝H+R_e

求解问题能够得到达到目标轨道高度H时拦截器的飞行时长范围为t_FLY∈[t_min,t_max]，其中t_min,t_max分别为最小和最大飞行时长，x₀为拦截器初始状态；

步骤二：根据最大飞行时长确定拦截器可达范围外边界；

飞行时长t_FLY＝t_max，性能指标J₂为航程S_FLY最大，记为拦截器可达范围外边界求解问题，则

x(t₀)＝x₀

t_c＝t₀+t_max

求解问题得到拦截器可达范围外边界

步骤三：根据步骤一确定的飞行时长范围和步骤二确定的拦截器可达范围外边界，确定拦截器准发射窗口；

在时间段T_S内目标星下点M次穿越可达范围外边界根据星下点与的交点确定M段穿越时间区间，分别记为[T₁₁,T₁₂],[T₂₁,T₂₂],…,[T_M1,T_M2] (4)

其中T_i1,T_i2(i＝1,2,...,M)分别为每段准发射窗口的左右边界时刻；

根据拦截器飞行时长范围t_FLY∈[t_min,t_max]，求解得到初筛后的拦截器准发射窗口Γ′_window为

步骤四：确定不同飞行时长对应的可达区域子环；

对飞行时长范围t_FLY∈[t_min,t_max]进行划分取点，根据任务窗口精度要求，将[t_min,t_max]平均取N+1个点，形成的飞行时长集合记为Π_FLY，则

其中，飞行时长划分长度δt_int＝(t_max-t_min)/N；

记可达区域子环求解问题为则

求解问题得到N+1个拦截器可达区域子环，记为集合Ξ_FLY＝[Ξ₁,Ξ₂,……,Ξ_N+1]；

步骤五：根据步骤三得到的准发射窗口和步骤四得到的可达区域子环，确定精确发射窗口；

针对得到的准发射窗口Γ′_window，对每段准发射窗口内目标的星下点位置与Ξ_FLY中N+1个元素对应的可达区域子环进行位置包含判断；对于第一段准发射窗口Γ₁′，若在

这N+1段时间内，星下点轨迹分别穿过Ξ_FLY中N+1个可达区域子环，其中T_i3,T_i4(i＝1,2,...,N+1)分别为每段子发射窗口的左右边界时刻，则第一段准发射窗口对应的精确可拦截发射窗口为

类似地，对M段准发射窗口重复式(8)和式(9)，得到时间段T_S内M段精确发射窗口

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：还包括步骤六：针对任意高度圆轨道上的目标，在步骤一至步骤五得到的精确发射窗口中，从选取的地面发射点发射拦截器，能够实现目标拦截。